Älypyörällä ylämäkeen

• Tämän oppitunnin aiheena on energian siirtyminen. Oppilaasi havaitsevat, että ylämäkeen polkevan pyöräilijän on käytettävä energiaa pitääkseen yllä tasaista nopeutta (jolloin pyöräilijän potentiaalienergia kasvaa). Tällä oppitunnilla käytetään sähköpyörän mallia. Se saa energiansa moottorinsa kasvavasta virrankulutuksesta. Oikeassa tilanteessa tämä energia olisi peräisin pyöräilijästä, joka polkisi voimakkaammin.
• Esittele oppilaille energian siirtymistä erilaisten materiaalien avulla.

Sytykkeitä keskusteluun

Avaa keskustelu esittämällä oppituntiin liittyviä kysymyksiä. Tässä on muutamia ehdotuksia:

• Mitä nopeudellesi tapahtuu, kun nouset mäkeä ylös?
• Millainen energia kasvaa noustessasi ylämäkeen?
• Miten saat ylläpidettyä pyöräsi (eli järjestelmäsi) energiatason tasaisena?
• Selitä ilmiö.

Ohjaa oppilaita kirjoittamaan kokeesta muistiinpanot ja muodostamaan niiden avulla hypoteesin.

• Ohjaa oppilaita rakentamaan älypyörä, joka osaa tallentaa moottorinsa virrankulutuksen ja mäen kaltevuuskulman. Oppilaat voivat keksiä omia mallejaan tai rakentaa Älypyörä-mallin sovelluksen rakennusohjeiden avulla.
• Ohjaa oppilaita testaamaan mallejaan tasaisella pinnalla ehdotetulla ohjelmalla SPIKE-sovelluksessa.
• Ohjaa heitä seuraamaan kuvaajaa ja kirjaamaan havaintonsa muistiin:
  • Miksi kaksi kuvaajan viivaa näyttävät sellaisilta kuin ne näyttävät?

• Ohjaa oppilaita toistamaan testi mäessä, jonka he rakentavat SPIKE Prime ‑laatikosta ja laudasta (tai muusta tasaisesta alustasta).
• Ohjaa oppilaita selittämään, miten älypyörän moottori lisää energiaa tasaisen nopeuden ylläpitämiseksi.
• Ohjaa heitä selittämään moottorin virrankulutuksen ja mäen kaltevuuskulman välinen suhde.
• Ohjaa oppilaita viemään tiedot CSV-tiedostoksi, jota he voivat halutessaan käsitellä muilla ohjelmilla.

• Jos oppilailla on edelleen käytössään SPIKE Prime ‑setit, Ohjaa heitä suorittamaan SPIKE-sovelluksen sisältämät tehtävät, jotka edistävät toiminnallista oppimista. Esimerkkejä tehtävistä:
  • Kannusta oppilaita keksimään omia reittejään. Ohjaa heitä rakentamaan reittejä, joiden varrella on sekä tasainen pinta että ylämäki ja alamäki.
  • Ohjaa oppilaita ennakoimaan, miltä moottorin virrankulutuksen kuvaaja heidän mielestään näyttää. Ohjaa heitä sitten ajamaan reitti läpi pyörällään ja selvittämään, toteutuiko kuvaaja kuten he ennakoivat.
• Jos oppilailla ei ole settiä käytössään, Ohjaa heitä kirjoittamaan tiedot omaan keksijän muistikirjaansa tai anna heille jokin alla ehdotetuista lisätehtävistä. Suurimman osan lisätehtävistä voi suorittaa soveltamalla toiminnallisen oppitunnin aikana kerättyjä tietoja.
• Ohjaa oppilaita keskustelemaan testituloksista ja tekemistään havainnoista. Voit valitsemaasi menetelmää/työkalua (eli henkilökohtaisesti tai verkossa).

• Anna jokaiselle oppilaalle henkilökohtaista palautetta työskentelystä.
• Voit käyttää arviointiapuna mukana tulevia arviointiohjeita.

Opettajan havainnot
Laadi tarpeisiisi sopiva arviointiasteikko, esimerkiksi:

• Osittain suoritettu
• Täysin suoritettu
• Tavoite ylitetty

Arvioi oppilaiden edistymistä seuraavien kriteereiden avulla:

• Oppilaat osaavat ohjelmoida laitteen kirjaamaan tietoja viivakaavioon.
• Oppilaat osaavat tulkita viivakaavion sisältämiä arvoja.
• Oppilaat osaavat selittää energian siirtymisen oikein käsittein.

Itsearviointi
Ohjaa oppilasta valitsemaan palikka, joka kuvaa parhaiten hänen suoriutumistaan.

• Sininen: Osaan laatia kuvaajan sovelluksen ohjelmalla.
• Keltainen: Osaan laatia oman viivakaavion ja kertoa tuloksistani.
• Violetti: Olen kokeillut itse keksimiäni koeasetelmia.

Vertaispalaute

Kannusta oppilaita antamaan palautetta toisilleen seuraavasti:

• Oppilaat voivat arvioida toistensa suoriutumista käyttämällä yllä olevaa väripalikka-asteikkoa.
• Oppilaat voivat antaa rakentavaa palautetta toisilleen, jotta ryhmä suoriutuisi paremmin seuraavassa tehtävässä. Tämä on hyvä tilaisuus kokeilla teknologiatuettua oppimista videoneuvotteluihin ja blogijulkaisuihin tarkoitettujen työkalujen avulla.

Yksinkertaista oppituntia näin:

• Kerro oppilaille kaikessa rauhassa, mitä ”suoraan verrannollisuus” tarkoittaa.
• Ohjaa oppilaita kertomaan omasta arjestaan esimerkkejä asioista, jotka ovat keskenään suoraan verrannollisia.

Vie oppitunti seuraavalle tasolle:

• Ohjaa oppilaita rakentamaan omat älypyöränsä.
• Kannusta oppilaita laatimaan omat tieteelliset menettelytapansa ja päättämään, mitä arvoja he seuraavat ja miten he tekevät mittaukset.

Rakennusvinkkejä

Ohjelmointivinkkejä

Tämä oppitunti suoritetaan, kun keskusyksikkö on yhdistetty USB:n tai Bluetoothin kautta. Kun yhteys on muodostettu, keskusyksikön keräämät tiedot näkyvät laitteessasi, ja niistä laaditaan reaaliajassa viivakaavio.

Pääohjelma

Tieteellisiin mittaustuloksiin liittyviä vinkkejä

Oppilaat saavat tästä testistä tämän esimerkin tyyppisiä mittaustuloksia.

Matematiikan lisätehtävä

Tämä lisätehtävä kehittää oppilaiden matemaattisia taitoja:

• Selitä oppilaille, että tämän oppitunnin aikana kuvaajaksi laaditut kaksi arvoa tallennetaan tietyllä aikavälillä (eli kulma tietyllä aikavälillä ja moottorin teho tietyllä aikavälillä).
• Ohjaa oppilaita käsittelemään useita tietoja niin, että he osaavat laatia moottorin tehon ja mäen kaltevuuskulman kuvaajana laskemalla ne sekä käsin paperilla että digitaalisten työkalujen avulla.

Huomautus: Tähän tarvitaan lisäaikaa.

Kielitaidon lisätehtävä

Tämä lisätehtävä kehittää oppilaiden kielitaitoa:

• Ohjaa jokaista oppilasta kirjoittamaan tutkimusartikkeli, jossa he kertovat hypoteesinsa ja johtopäätöksensä kuten tutkija.
• Ohjaa jokaista oppilasta kirjoittamaan sanomalehtiartikkeli, jossa kerrotaan merkittävästä uudesta tieteellisestä löydöksestä. Ohjaa heitä kirjoittamaan muistiin käyttämänsä tieteelliset menettelytavat, kuten toimittaja.
• Anna esimerkkejä tieteellisistä sanomalehtiartikkeleista ja tieteellisistä tutkimusartikkeleista. Ohjaa oppilaita vertailemaan näitä kahta ja kirjoittamaan muistiin havaintonsa.

Huomautus: Tähän tarvitaan lisäaikaa.

Urapolut

Jos oppilas piti tästä oppitunnista, häntä saattaisivat kiinnostaa seuraavat urapolut:

• Terveystiede
• Koulutus
• Luonnontieteet, teknologia, insinööritaidot ja matematiikka
• Kuljetus, jakelu ja logistiikka